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測針選型需考慮的因素
在評估坐標測量機的測量結果需要如何精確時,通常的做法是采用至少1:5(1:10是理想的比率,但過于昂貴,在許多場合不可行)的坐標測量機不確定度和特征公差比。此比率提供了一個安全系數,確保測量結果不確定度與預期工件誤差范圍的比率相對較小。只要在極嚴格的公差水平上能夠保持1:5的比率,有關精度的爭論就會止息。
遺憾的是,諸如更換測頭上的測針這種不起眼的操作都會對可能實現的實際精度造成巨大影響,導致測量結果發生顯著的變化。依賴坐標測量機的年度校準來檢查此精度是不夠的,因為這只能確認測試(通常時間極短)所用測針的測量結果。這可能只是*好的一次精度。為了更全面地了解各種測量的可能精度,我們需要評估測針是如何影響測量不確定度的。
本部分內容將闡述影響坐標測量機總體精度的測針選型的四個主要方面:
1. 測球球度(圓度)
2. 測針變形
3. 熱穩定性
4. 測尖材料選擇(掃描應用)
頂部測球球度(圓度)
大多數測針的測尖是一個球頭,*常見的材料是人造紅寶石。此類測尖球度(圓度)的任何誤差都可能成為坐標測量機測量不確定度的一個影響因素,這很可能造成坐標測量機精度降低10%之多。
紅寶石測球有各種定義為“等級”的精度級別,指的是測球與理想球面的*大偏移量。兩種*常用的測球指標是5級和10級(等級數字越低測球越好)。測球等級由5級“降到”10級,測針可能會節約些許成本,但極有可能影響到所謂1:5比率的理論。
問題是,測球等級無法用肉眼識別,在測量結果中所起的作用并不明顯,因此難以估計它是否重要。一種辦法是,將5級測球指定為標準配置:這種測球成本也許略高了一點,但相比由于測球原因導致合格零件變成廢品,或者將不合格零件誤測為合格零件的高風險,這點成本是微不足道的。不合常理的是,坐標測量機精度越高,測球等級的影響越大。在*高規格的坐標測量機上,這種影響會使精度削弱達10%。
請看以下示例……
符合ISO 10360-2 (MPEP) 的典型測量誤差,用配5級測球的測針測得:
MPEP = 1.70 μm
此數字通過測量25個離散點得出,每個離散點都被估計為25個單獨的半徑。半徑的變化范圍是MPEP值。測球圓度對此產生直接影響,而在本示例中把5級測球換成10級使 |
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